автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.03, диссертация на тему:Разработка оптимальных технологических параметров изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи высокой линейной плотности на пневморапирных ткацких станках

Р V б ^ ^ На правах рукописи

2 ^ ^ УДК 677.024.001.18(043.3)

УГЛОВ АЛЕКСЕЙ ВСЕВОЛОДОВИЧ

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ ИЗ ПРЯЖИ ВЫСОКОЙ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ НА ПНЕВМОРАПИРНЫХ ТКАЦКИХ СТАНКАХ

Специальность 05.19.03 - Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

На правах рукописи УДК 677.024.001.18(043.3)

УГЛОВ АЛЕКСЕЙ ВСЕВОЛОДОВИЧ

РАЗРАБОТКА ОПТИМАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХЛОПЧАТОБУМАЖНЫХ ТКАНЕЙ ИЗ ПРЯЖИ ВЫСОКОЙ ЛИНЕЙНОЙ ПЛОТНОСТИ НА ПНЕВМОРАПИРНЫХ ТКАЦКИХ СТАНКАХ

Специальность 05.19.03 —Технология текстильных материалов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва

— 1998

Работа выполнена в Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Оников Э.А.

доктор технических наук, профессор Ерохин Ю.Ф.

кандидат технических наук, профессор Давыдов А.Ф.

АООТ «Куровской текстиль»

Защита состоится "29" декабря 1998 года в 11.00 на заседании диссертационного совета К 064.16.03 в Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности по адресу. 123398, Москва, ул.Народного ополчения, д.38, к.2

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского заочного института текстильной и легкой промышленности.

Автореферат разослан года

Ученый секретарь

диссертационного совета К 064.19.03 кандидат технических наук, доцент

АННОТАЦИЯ

Работа посвящена оптимизации технологического процесса изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи высокой линейной плотности на пневиора-пирных ткацких станках АТПР.

На основе использования критерия длительной прочности Бейли теоретически доказана возможность изготовлен™ хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на бесчелночных ткацких станках АТПР. Установлено, что текстильные нити способны выдержать значительно больший скоростной режим, нежели тот, который сейчас имеет место на ткацком станке.

С использованием бинарной причинно-следственной теории информации установлены причинно-следственные связи в ткачестве и выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на стабилизацию технологического процесса.

Определено, что стандартные показатели качества нитей основы и утка (обычно это разрывная нагрузка и разрывное удлинение и коэффициенты вариации по этим показателям) не позволяют прогнозировать поведение нитей на ткацком станке.

Проанализировано изменение натяжения основных и уточных нитей в различные моменты тканеформирования, получены математические модели влияния основных технологических параметров на натяжение основы при прибое и при полном открытии зева, выявлено влияние диаметра бобины и линейной плотности уточных нктей на натяжение утка в правой и левой рапирах. Установлено, что на станках АТПР с серийно изготавливаемыми рапирами натяжение утка небольшое, при увеличении линейной плотности утка резко возрастает количество недолетов; для создания необходимого натяжения утка и снижения количества недолетов целесообразно использовать рапиры системы МГТА с дополнительным подсосом воздуха как по длине рапиры, так и по ее периметру.

Получены математические модели влияния величины заправочного натяжения основных нитей, величины угла заступа, положения скала по вертикали на уработки основных и уточных нитей, полуцнкловые характеристики ткани и нитей, вынутых из ткани, стойкость ткани на истирание, воздухопроницаемость,' толщину и поверхностную плотность ткани.

Определены оптимальные технологические параметры изготовления хлопчатобумажной ткани из пряжи большой линейной плотности на бесчелночных ткацких станках АТПР, обеспечивающие выработку ткани с минимально-возможной обрывностью основных и уточных нитей.

Автор защищает:

— теоретические разработки в области прогнозирования напряженности изготовления исследуемых тканей на пневморапирных ткацких станках;

— пути совершенствования технологии изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на пневморапирных ткацких станках на основе изучения причинно-следственных связей;'

— экспериментальные исследования по разработке математических моделей влияния основных технологических параметров на условия изготовления, строение и свойства тканей;

— оптимальные технологические параметры изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжн большой линейной плотности.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В современных условиях научно-технический прогресс в текстильной промышленности связан прежде всего с внедрением и эффективным использованием современного технологического оборудования, повышением скоростного режима работы оборудования, расширением его ассортиментных возможностей, выпуском высококачественных изделий, пользующихся повышенным спросом у населения.

Следует отметить, что в последнее время появилось значительное количество различных видов дефинитных тканей, которые еще недавно отсутствовали в торговле. Отчасти это связано с большим количеством импортируемых товаров. В связи с этим резко ухудшилось положение в текстильной промышленности, ухудшились показатели работы отечественных предприятий, обострилась ситуация с использованием квалифицированной рабочей силы. Российским текстильным предприятиям, оснащенным в техническом плане значительно хуже зарубежных, становится все труднее выпускать конкурентоспособную продукцию. Однако, чтобы выжить, есть один путь — выпускать текстильные изделия, отвечающие мировому уровню, и высокого качества.

К дефицитным в России сегодня текстильным изделиям относят хлопчатобумажные ткани одежного назначения, особенно изготовленные из пряжи малой и большой линейной плотности.

Сегодня самым распространенным ткацким станком в России является пневморапирный ткацкий станок АТПР. Однако для того, чтобы выпускать на них высококачественные ткани, необходимо проводить дополнительные научные исследования. Необходимо научиться прогнозировать и управлять строени-

ем и качеством тканей, технологическими процессами.

Важными являются задачи, связанные с выпуском дефицитных хлопчатобумажных тканей и разработкой методов прогнозирования технологического процесса ткачества, со строением и качеством вырабатываемых тканей из пряжи большой линейной плотности, а также задачи нахождения путей активного влияния на технологический процесс ткачества. Целыо работы является комплексное исследование технологии изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности, включающее в себя:

— теоретический расчет напряженности заправки ткацкого станка АТПР прд изготовлении хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на основе критериев длительной прочности;

— установление причинно-следственных связей в ткачестве с целью выявления факторов, оказывающих наибольшее влияние на стабилизацию технологического процесса ткачества;

— разработку рекомендаций по стабилизации натяжения основных и уточных нитей при изготовлении хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности;

— установление зависимостей между технологическими параметрами, параметрами строения тканей и свойствами нитей и тканей исследуемого ассортимента;

— оптимизацию технологического процесса изготовления тканей из хлопчатобумажной пряжи большой линейной плотности.

Методика исследования. В работе проведены теоретические и экспериментальные исследования.

При теоретических исследованиях использованы кинетическая теория прочности твердых тел, положения механики разрушения, бинарная причинно-следственная теория информации.

При проведении экспериментальных исследований использованы действующее оборудование, измерительные приборы, современные методы планирования и анализа эксперимента.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждены соответствием экспериментальных и теоретических исследований. Научная новизна исследования заключается в:

— разработке теоретического метода оценки напряженности заправки хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на пневмо-рапирных ткацких станке на основе использования критерия длительной проч-

ности Бейли, а также в доказательстве возможности выпускать данные ткани на станке АТПР;

— установлении причинно-следственных связей в ткачестве при изготовлении хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на основе бинарной причинно-следственной теории информации; нахождении наиболее опасного с точки зрения обрыва момента тканеформирования; определении причин, оказывающих наибольшее влияние на внешний вид тканей; определении причин недолетов утка на пневморапирном ткацком станке; определении свойств используемых нитей для прогнозирования обрывности нитей.

Практическая значимость работы заключается в:

— разработке математических моделей влияния основных технологических параметров на строение и свойства тканей, что позволяет их прогнозировать;

— разработке оптимальных технологических параметров изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи высокой линейной плотности на пневмора-пирных ткацких станках с минимально возможной обрывностью нитей;

— разработке автоматизированного метода расчета повреждаемости нитей, что позволяет оценить напряженность заправки ткацкого станка;

— разработке рекомендаций по стабилизации технологического процесса изготовления тканей.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены на заседаниях кафедры ткачества и трикотажного производства Российского заочного института текстильной и легкой промышленности, Всероссийских научно-технических конференций «Текстиль-97» и «Текстиль-98 (Москва), Международной научно-технической конференции «Прогресс-98» (Иваново), Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (Москва, 1998).

По материалам диссертации опубликованы 2 статьи и 4 тезиса докладов. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованной литературы из 113 источников, приложений. Диссертация изложена на -¿£%траницах, содержит 53 рисунков, 20 таблиц, приложений на 4/стр.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность работы, отмечена ее научная новизна, практическая ценность. В первой главе представлен анализ литературных источников.

Все работы, тесно связанные с темой настоящего исследования, рассматривались по следующим основным направлениям:

— исследования по анализу работы системы заправки ткацкого станка (проф.Гордеев В.А., проф. Оников Э.А., проф.Ефремов Е.Д., проф. Власов П.В., проф. Малафеев P.M. и др.);

— работы по взаимосвязи технологических параметров, параметров строения и свойств вырабатываемых тканей и используемых нитей (проф. Оников Э.А., проф. Николаев С.Д., проф. Степанов Г.В., проф. Миланпос В.М., доц. Пркмаченко Б.М. и др.);

— исследования по оценке напряженности заправки ткацких станков (проф. В.П.Щербаков, проф.С.Ц. Николаев, проф. Н.В.Лусггартек и др.)

— работы по оптимизации технологического процесса ткачества (проф.Власов П.В., проф. Ерохнн Ю.Ф., проф. Гордеев В.А., проф. Оников ЭЛ., проф. Щосланд Я., проф. Носек С. и др.)

Анализ литературных источников по теме диссертационной работы позволил конкретизировать цели и задачи исследования.

Для исследования взяты две хлопчатобумажные ткани. Их характеристика дана в таблице 1.

Таблица 1

Параметры Размерность Величина

1182 3119

Сырье: основа х/б х/б

уток х/б х/б

Линейная плотность: основа текс 29*2 60

уток текс 29*2 60

Плотность ткани: по основе нит/дм 163 212

по утку нит/дм 175 190

Ширина суровой ткани см 92 ■ 92

Уработка: основы % 5,7 7,4

утка % 7,9 7

Переплетение полотно креповое

Во второй главе показан метод расчета повреждаемости основы при изготовлении на станке АТПР хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на основе использования критерия длительной прочности Бейли.

Взаимосвязь между временем и характером нагружения нитей основы на ткацком станке взята в соответствии с кинетической теорией прочности твердых тел акад. С.Н.Журкова.

Задача в данном случае формулируется следующим образом. Заданы какая-то конструкция и условия ее эксплуатации. Следует ответить на вопрос, бу-

дет ли данная конструкция функционировать в течение некоторого отрезка времени, либо выйдет из строя сразу. Как известно, ответ на этот вопрос не дает ни теория- упругости, ни теория пластичности. Ответ может быть получен только с позиции механики сплошных сред — механики разрушения.

Опишем метод для оценки напряженности заправки ткацкого станка, используемый нами в работе.

Анализ экспериментальных кривых натяжения основных нитей выявил то, что осциллограмма содержит два характерных участка, для которых и надо рассчитать повреждаемость:

с постоянным напряжением — сг (t) = о0 = const; (1)

с постоянной скоростью нагружения — a (t) = а0 + v * t, (2)

где: o(t) — напряжение нити в момент времени t; ст0 - постоянное напряжение нити: v — скорость изменения напряжения нити; t — время нагружения нити.

Для участка с постоянным напряжением нити коэффициент повреждаемости определяется по формуле:

t» dr to

Xû=i ---------------------------- = ------------------------------------------------------(3)

0 to*exp[(Uo-j*ffo)/(R*T)] i0*exp[(Uo-j*CTo)/(R*T)]

Для участка с постоянной скоростью нагружения нити коэффициент повреждаемости определяется по формуле:

tnp dx

Xnp=J

О to*exp{[Uo-j*(CTo+v*x)]/(R*T)} exp[j*v*t„p)(R*T)]— 1 R*T

(4)

т0*ехр[(ио-Гсто)/(К*Т)] Гу

Общая повреждаемость основы за 1 оборот главного вала равна:

X! = £X« + 2 Хч> ' (5)

Общая повреждаемость нитей основы на ткацком станке будет равна: X = XI * пз, (6)

где ш — количество циклов, которые испытывает основа на ткацком станке.

В результате проведения расчетов :

— теоретически доказана возможность изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на бесчелночных ткацких станках АТПР,

— выявлено влияние технологических параметров изготовления ткани на

повреждаемость нитей основы: повреждаемость растет с увеличением заправочного натяжения основы, уменьшением частоты вращения главного вала при условии поддержания постоянным натяжения основных нитей,

— установлено, что текстильные нити способны выдержать значительно больший скоростной режим, нежели тот, который сейчас имеет место на ткацком станке,

— наибольшее разрушение нити происходит при зевообразовании; процесс прибоя оказывает на порядок меньше влияние на степень разрушения нитей основы на ткацком станке.

Третья глава посвящена использованию нового метода исследования, позволяющего установить причинно-следственные связи. Нами используется бинарная причинно-следственная теория информации, основанная на предпосылках Шеннона.

В причинном анализе следует выделить 2 основные фундаментальные проблемы: проблему идентификации причин и следствий в исследуемом процессе; проблему количественной оценки интенсивности прямых и косвенных причинных влияний в процессе. В простейшей постановке проблема идентификации может быть сформулирована следующим образом: рассматриваются две переменные у и х, между которыми существует причинная связь и имеется статистика значений рассматриваемых переменных х*, у*, ¡=1,2,...,>Г. Требуется, не привлекая дополнительно никаких данных и гипотез, на основании анализа статистики определить направление причинной связи и ее количественную оценку.

Для этого необходимо рассчитать энтропию и информацию. Энтропия — количественная мера неопределенности, связанная со случайными явлениями. Причинная связь — это информационный канал между фактором-причиной и фактором-следствием. Следовательно, при одной и той же статистической неопределенности следствия информация, поступающая от причины, должна быть . тем больше, чем больше.собственная статистическая неопределенность причины.

Величину энтрогаш распределения вероятностей для одномерной случайной величины можно определить по формуле:

к

й = 2 Р (Хк.) 1о&Р(хы). (7)

1

где Р(Хю) — вероятность состояний случайной величины X*:.

Величина информации между ьм и факторами определится по формуле:

К,Г Р(Хм,Х„)

Iii = 2 Р Uri.Xcj) log:--(8)

1 P(Xki) P(XrJ)

где P(Xrj) — вероятность состояний случайной величины xrj; Р(ХюДо) -вероятность состояний случайных величин Хю и хч. Для функционалов энтропии и информации справедливо следующее равенство:

Гу = Is: Н,, (9)

где Гц — коэффициент причинного влияния j-ro фактора на i-й. При расчете коэффициентов Гц целесообразно для удобства при определении информации и энтропии использовать десятичные или натуральные логарифмы вместо логарифмов с основанием 2. При статистической независимости переменных Xi, Xj парный коэффициент причинного влияния Гд равен 0, при Гц= 1 существует наличие строгой детерминированности следствия причиной.

Однако парные коэффициенты Fij не могут служить мерой истинной тесноты связи между факторами. Такой мерой могут служить частные коэффициенты причинного влияния go, причем Га > gs. Для их определения необходимо получить замкнутую систему нелинейных относительно gij алгебраотеских уравнений. Разность Tij-gij может служить оценкой косвенного причинного влияния Xj на Xi.

В работе при использовании данной теории решалось несколько задач:

— установление влияния основных периодов тканеформирования на обрывность нитей основы (Xi — заправочное натяжение основы, X: — натяжение основы при прибое, Хз — натяжение основы при зевообразовании X» — обрывность основных нитей);

— установление причинно-следственных связей между заправочным натяжением основы (фактор Xi), уработкой основы (фактор Хг), уработкой утка (фактор Хз), порядком фазы строения (фактор Xi) для определения внешнего вида тканей;

— установление причинно-следственных связей в процессе прокладывания уточных нитей; в качестве исследуемых факторов выбраны: XI — линейная плотность утка; Х2 — заправочное натяжение утка, ХЗ — максимальное натяжение утка в процессе прокладывания на ткацком станке, Х4 — количество недолетов утка, Х5 — обрывность уточных нитей;

— выявление влияния свойств нитей основы на обрывность в ткачестве и установление причинно-следственных связей между этими факторами

(разрывная нагрузка основы X]', разрывное удлинение основы Хг; число циклов основы — на многократное растяжение Хз; число циклов основы — на многократное истирание Х4; энергия активации при разрушении, определенная в соответствии с кинетической теорией прочности твердых тел, Х5; структурный коэффициент качества нити обрывность основных нитей на ткацком станке X,).

Система нелинейных относительно & алгебраических уравнений для решения первых двух задач имеет вид:

Г4] = §41 + §21 §42 + §21§32§43 + §31§43,

Г42 = §42+gз2g4з; Гз1 = §2^32; (10)

Г43 = 543; Г32 = §з:; Г-| = §21;

для решения третьей задачи имеет вид:

Г21=&1; Г32=&22; Г43=ё43; Г54=ё54; Г31=ё3^2^32; Г42=§42+§43*Ё32; Г53=§53+§43*054; Г41=g41+g42*g21+g43*g31+g21*g32*g43; (И)

Г52=g52+g54*g42-t-g32*g53+g54*g43*g32; Г51=§51+§21 *g52+gЗ 1 *g53+§41 *§54+§21*§32*

*g53+g21*g42*g54+g31*g43*g54+g21*g32*g43*g54; для решения четвертой задачи имеет вид: §12=Г12; б23=Г23; Й34=Г34; §45=Г45; §56=Г56; з13-ь812*е23=Г13;

§24+§23*§34=Г24; ё35+§34*§45=Г35; §4б+§45*84б=Г4б; gl4+gl2*g23*g34+gl2*g24+gl3*g34=г'14; (12)

g25+g23*g34*g45+g35*g23+g24*g45=Г25; gЗб+g34*g45*g56+g46*g34+g35*g56=Г36;

gl5+gl2*g25+gl3*g35+gl4*g45+gl2*g23*g35+gl2*g24*g45+gl3*g34*g45+ +§12*§23*§34*§45=Г15;

g26+g23*g36+g24*g46+g25*g56+g23*g34*g46+g23*g35*g5б+g24*g45*g56+ +в23*ё34*§45*й56=Г26;

gl6+gl2*g2б*gl3+g3б*gl4*g4б+gl5*g5б+gl2*g23*g36^-gl2*g24*g46+ +gl2*g25*g56+gl3*g34+g46*gl3*g35*g36+gl4*g45*g4б+gl2*g23*g34*g46+ +§12*§23*§35*§4б+§12*§24*§45*§56+§13*§34*§45*§56+ +Е13*Е34*а45*в56*в56=Г16. Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы:

— наиболее опасным периодом тканеформирования с точки зрения возникновения обрывности является периодом полного открытия зева;

— первопричиной изменения порядка фазы строения исследуемых тканей, ее опорной поверхности и внешнего вида является заправочное натяжение основных нитей; заправочное натяжение основных нитей воздействует на нити основы, изменяя их изгиб;

— недолеты утка предопределяют уровень обрывности уточных нитей в наибольшей степени; заправочное натяжение утка, несмотря на то, что оно является первопричиной максимального натяжения утка при прокладывании и причиной недолетов утка, также оказывает значительное влияние на обрывность уточных нитей;

— наибольшее влияние на обрывность нитей основы оказывают параметры кинетической теории прочности (энергия активации при разрушении и структурный коэффициент качества), которые являются следствием выносливости нитей на многократное растяжение и стойкость нитей к истиранию;

— полуцикловые характеристики нити являются причиной выносливости нити на многократное растяжение и стойкости нити на истирание, последние же являются причиной параметров кинетической теории прочности полимеров академика С.Н.Журкова, которые предопределяют уровень обрывности нитей основы на ткацком станке.

На основе экспериментальных данных установлено, что нити или пряжа, имеющие лучшие механические свойства по ГОСТу, тем не менее имеют большую обрывность в ткачестве. Следовательно, показатели свойств, определяемые в соответствии с ГОСТом, не могут позволить прогнозировать уровень обрывности нитей на ткацком станке. Четвертая глава диссертации посвящена экспериментальным исследованиям изготовления тканей.

Проанализированы особенности изменения натяжения основы и утка.

Установлено, что при изготовлении хлопчатобумажных тканей из пряжи высоких линейных плотностей необходимо использовать рапиры системы МГТА с дополнительным подсосом воздуха как по длине рапиры, так и по ее периметру.

Получены модели влияния основных технологических параметров (заправочное натяжение основы XI, величина угла заступа Х2, положения скала по вертикали относительны грудницы ХЗ) на изменение натяжения основы в основные моменты тканеформирования, а также на свойства и строение тканей.

Эксперимент проводился по матрице ВЗ (планы Бокса).

В результате расчетов на ПЭВМ получены следующие регрессионные уравнения влияния рассматриваемых технологических параметров : арт.3119

— натяжение при прибое, сН:

У,= 106.6 + 16.3 Х1 + 6.9 Ха + 5.0 Хз — 0.4 Х| X: —

— 0,6 X, Хз — 1.9 Х2 Хз — 3.4 Х,г — 0.6 Хз5— 1.1 Хз2 (13)

— натяжение при зевообразовании, сН:

У2 = 100.8 + 15.3 Х1 + 6.8 Х2 + 4.9 Хз — 0.6 Х| Хз — — 0,6 Х[ Хз — 2.1 Хз Хз + 3.2 Х]2 — 1.3 Х22 — 0,8 Хз* (14)

— уработка основных нитей, %:

Уз = 7,44—0,78 Х| — 0,52 Х2 — 0,25 Хз + 0,03 Х,Хз + + 0.05 ХгХз + 0,06 Х^ — 0,04 0,11 Хз2 (15)

— уработка уточных нитей, %:

У4 = 6,99 + 0,78 X, + 0,39 Хз + 0.29 Хз — 0,04 Х|Хз + + 0.09 Х13 + 0.09 Х23 — 0,04 Х12 + 0,01 Хз2 + 0,21 Хз2 (16)

— разрывная нагрузка полоски ткани в направлении основы, кГ:

У5 = 77,1 + Х| + 0,5 Хг— 3.1 Х12 — 2.1 Хг2— 1.1 Хз2 (17)

— разрывное удлинение полоски ткани в направлении основы^/о: Уб = 12,52 — 0,81 X, — 0,51 Х2 — 0,21 Хз + 0,06 Х1Х2 —

— 0,01 Х1Х3 + 0,11 ХгХз — 0,02 Х12 — 0,02 Х22 + 0,18 Хз2 (18)

— разрывная нагрузка полоски ткани в направлении утка,кГ:

У? = 72 + Х1 + 0,5 Хз — 3 Х12 — 2 Х22 — Хз1 (19)

— разрывное удлинение полоски ткани в направлении утка^/4: У« = 12,06 + 0,87 X, + 0,39 Хз + 0,28 Хз —0,04 Х|Хг +

+ 0,16 Х1Х3 + 0,14 ХоХз — 0,06 X)2 — 0,06 Хг2 + 0,29 Хз2 (20)

— разрывная нагрузка основы, вынутой из ткани, сН:

У9= 570+ 10 X, + 4Х2 + Хз + ЗХ1Хз + + Х,Хз — ХзХз — 30 X)'- —

— 20 Хз2 — 10 Хз2 (21)

— разрывное удлинение основы, вынутой из ткани, %: Ую = 6,01 — 0,05 X) — 0,06 Хз — 0,02 Хз + 0,05 Х,Ха —

— 0,13 Х)Хз+ 0,05 ХгХз -0,26 X!2 — 0,21 Х22 — 0,11 Хз2 (22)

— разрывная нагрузка утка, вынутой из ткани, сН:

Уп = 521 + 10 Х1 + 6 Хг — Хз + ХгХз — 31 Х12 — 21 Хз2— 11 Хз2 - (23)

— разрывное удлинение утка, вынутой из ткани, %: Уи = 6,22 + 0,09 XI + 0,03 Хг —0,01 Хз + 0,01 Х1Х3 +

+ 0,01 Х1Х3 + 0,01 ХзХз — 0,32 Х12 — 0,22 Хз2 — 0,12 Хз2 (24)

стойкость ткани к истиранию (количество циклов):

У» = 1400 + 48 Х| + 27 Х2 + 24 Хз + 3 XIX: — 3 Х|Х5 — 5 ХгХз—

— 100X12 — 95 Хг2 —100 Хз2 (25) воздухопроницаемость ткани, дм3/м-с:

Ун = 302 + 10 Х1 + 5 Хг + Хз — Хг2 — 2 Хз2 (26)

толщина ткани, мм:

Уи = 0.8 -0.03 XI -0.01X2 (27)

поверхностная плотность ткани , г/м2

У,6 = 258.1 -0.4 Х1 — 0.1 Хз — 0.1 Х1Х3 + 0.1 Х2Х3 +

+ 0.4 Х12 — 0.1 Х22— 0.10 Хз2 (28)

арт.1182

— натяжение при прибое, сН:

У,7 = 101.6 + 16.1 Х1 + 6.6 Хз + 4.5 Хз — 0.9 Х| Хг —

— ОД Х1 Хз — 1.4 Хг Хз + 3.4 Х[2 — 0.1 Х22 — 1.6 Хз2 (29)

— натяжение при зевообразовании, сН:

У18 = 100.8 + 15.3 Х| + 6.8 Хз + 4.9 Хз — 0.6 Х| Хг —

— 0,6Х,Хз — 2.1X2X3+ 3.2 XI2 —1.3 Хг2 —0,8 Хз2 (30)

— уработка основных нитей, %:

У19 = 5,68 — 0,80 Х1 — 0,48 Хг — 0,28 Хз — 0,25 Х2Х3 + + 0,01 Х12+ 0,01 ХгН 0,21 Хз2 (31)

— уработка уточных нитей, %:

У2о = 7,91 +0,81 X! + 0,48 Хз + 0,30 Х1Х3 — 0,06 Х12

— 0,01 Хг2 +0,19 Хз2 (32)

— разрывная нагрузка полоски ткани в направлении основы, кГ:

Уг] = 62 + Х1 + 0,5 Хг — 3 Х12 — 2 Хг2 — Хз2 (33)

—- разрывное удлинение полоски ткани в направлении основы,0/?,-.

Угг = 10,73 — 0,76 X! — 0,5 Х2 — 0,28 Хз + 0,01 Х1Х2 —

—0,01 Х1Х3 + 0,01 Х2Х3 — 0,02 Х12+ 0,12 Хг2 + 0,12 Хз2 (34)

— разрывная нагрузка полоски ткани в направлении утка, кГ:

Угз - 61 + Х1 + 0,5 Хг — 4 Х12—Хг1 — 2Хзг (35)

— разрывное удлинение полоски ткани в направлении утка, %: У24 = 12,9 + 0,78 X. + 0,47 Хд + 0,31 Хз + 0,01 Х1Х2 +

+ 0,04 Х1Х3 + 0,01 Х2Х3 — 0,16 Х12 + 0,09 Х22 + 0,19 Хз2 (36)

— разрывная нагрузка основы, вынутой из ткани, сН:

Уг5= 617 + 12 Х1 + 6 Хг+ Хз + Х1Х3 — 29 Х12 — 24 Хг2 — 7 Хз2 (37)

— разрывное удлинение основы, вынутой из ткани, %:

У:б=6,13 -ОЛОХ1—0,06 Х2 —0,23 X:- —0.23X2-— 0,13 Хз2 (38)

— разрывная нагрузка утка, вынутой го ткани, сН:

Уп = 610 + 10 X, + 6 X: — Хз — Х(Хг + + Х,Хз + 1 Х2Х3 —

— 40 Х12 — 15 Х22 — 20 Хз'- (39)

— разрывное удлинение утка, вынутой из ткани, %:

У28 = 6, 11 + 0,08 Х| + 0,03 X: — 0,02 Хз + 0,03 Х.Хг — 0.03 Х,Хз

— 0.03 ХгХз — 0,41 Х12 — 0,16 Х22 — 0,21 Хз2 (40) стойкость ткани к истиранию (количество циклов):

Узз = 1486 + 51 XI + 29 Хг + 21 Хз + Х1Х2 — Х,Хз — 9 Х2Х3 —

— 86 Хг — 106 Х22 — 86 Хз2 (41) воздухопроницаемость ткани, дмУм^с:

Узо = 385 + 10 X, + 5 Хз + Хз — Х,Х2 + Х1Х3 — Х2Х3 — — 2X12 — 2X32 —5 Хз2 (42)

толщина ткани, мм:

Уз! =0.8 — 0.03 X1 -0.01 X2 (43)

поверхностная плотность ткани , г/м2 Узз = 209.1 + 0.2 X, + 0.1 Х2+ 0.1 ХзХз —

— 0.1 Х12 — -0.2 Х22 — 0.1 Хз2 (44) Установлено, что максимальное влияние на натяжение основы, параметры

строения и свойства вырабатываемых тканей оказывает заправочное натяжение основных нитей. Определено, что в процессе ткачества нити основы и утка ухудшают свои физико-механические показатели. В пятой главе диссертации приведены результаты исследования по оптимизации технологического процесса изготовления тканей.

В качестве критериев оптимизации выбраны обрывность нитей основы и утка. Обрывность наблюдалась на 100 метрах вырабатываемых тканей.

В результате расчетов на ПЭВМ получены следующие уравнения регрессии: для арт.3119 — обрывность по основе, обр/м ткани — У1=0.295—0.102*Х 1—0.199*Х:—0.°054*Хз+0.003*Х1*Х2—0.003*Х|*Хз -0.005*Х2*Хз+0.105*Х12+0.120*Х2:+-0.095*Хз2; (45)

обрывность по утку, обр/м ткани —

У2=0.161—0.039*Х|—0.078*Хг—0.020*Х^-0.001*Х|*Х2+0.003*Х|*Хз+ -0.003*Х2*Хз+0.038*Х12+0.053*Х22+0.033*Хз2; (46)

арт.1182 обрывность по основе, обр/м ткани — Уз=0.254—0.085*Х 1—0.150*Хг—0.003*Хз—0.004*Х 1 *Х1+0.001 *Х,'Хз+ +0.001*Хг*Хз+0.096*Х12+0.101*Х22+0.056*Хз2; (47)

обрывность по утку, обр/м ткаки —

Y4=0.116—0.031*Xi—0,070*Х2—0.002*Xj—0.003*Х,*Х2++0.039*XiJ+ +0.054*Хг2+0.014*Хз2. <48)

В работе решалась компромиссная задача определения оптимальных технологических параметров при условии минимальных обрывностей основы и утка с использованием стандартной программы для ПЭВМ Eureka. В результате расчетов получены оптимальные технологические параметры изготовления тканей, которые представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Параметры Размерность в натуральных величинах арт.3319 арт.1182

в кодированных величин. в натура- пьных величин. в кодированных величин. в натуральных величин.

X, Х2 X, сН сН град. 0.478 0.830 0.316 89.6 28.3 39.4 0.458 0.759 0.159 89.2 27.6 37.4

Анализ свидетельствует о том, что при изготовлении данных тканей приходится устанавливать повышенное натяжение нитей основы и утка. Так, заправочное натяжение основы устанавливается в пределах 11—13% от разрывной нагрузки, что примерно в 1,5 раза выше, чем при изготовлении традиционного ассортимента. Натяжение утка примерно в 2—3 раза выше, чем для обычного ассортимента тканей, что достигается использованием рапир специальной конструкции.

Установка оптимальных технологических параметров изготовления тканей обеспечивает следующие обрывности нитей основы и утка соответственно на один погонный метр тканей; арт.3319 —0,17 и 0Д2; арт.1182 —0,18 и 0,09.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Теоретически доказана возможность изготовления хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности на бесчелночных ткацких станках АТПР, используя критерии длительной прочности Бейли,

2. Установлено, что текстильные нити способны выдержать значительно больший скоростной режим, нежели тот, который сейчас имеет место на ткацком станке.

3. Наибольшее разрушение нити происходит при зевообразовании; процесс прибоя оказывает на порядок меньше влияние на степень разрушения нитей основы на ткацком станке.

4. На основе бинарной причинно-следственной теории информации разработан метод установления причинно-следственных связей в ткачестве, позволя-

ющий строить соответствующие графы, позволяющий идентифицировать исследуемые параметры, устранять эффекты сопутствик и варьировать факторы на любых уровнях.

5. Установлено влияние технологических параметров изготовления тканей, свойств используемых нетей и основных периодов тканеформирования на обрывность нитей и даны рекомендации по стабилизации технологических процессов, касающиеся наладки основных механизмов ткацкого станка, определены необходимые свойства для оценки качества нитей и возможности прогнозирования поведения нитей основы и утка на ткацком станке.

6. Определено, что стандартные показатели качества нитей основы и утка (обычно это разрывная нагрузка и разрывное удлинение и коэффициенты вариации по этим показателям) не позволяют прогнозировать поведение нитей на ткацком станке; для этих целей целесообразно выбирать показатели выносливости нитей на многократное растяжение и стойкости нитей к истиранию и показатели неравномерности по этим показателям; хорошую корреляцию с обрывностью дают параметры материала, определяемые по кинетической теории прочности полимерных тел акад. С.Н.Журкова.

7. Установлена причинно-следственная связь между натяжением утка, линейной плотностью используемых уточных нитей, недолетами утка и их обрывностью на ткацком станке, что позволит разработать рекомендации по стабилизации технологического процесса ткачества.

8. Проанализировано изменение натяжения основных нитей в различные моменты тканеформирования, получены математические модели влияния основных технологических параметров на натяжение основы при прибое и при полном открытии зева, установлено, что максимальное влияние на натяжение основных нитей в различные моменты тканеформирования оказывает заправочное натяжение основных нитей.

9. Выявлено влияние диаметра бобины и линейной плотности уточных нитей на натяжение утка в правой и левой рапирах, установлено, что на станках АТПР с серийно изготавливаемыми рапирами натяжение утка небольшое, при увеличении линейной плотности утка резко возрастает количество недолетов; для создания необходимого натяжения утка и снижения количества недолетов целесообразно использовать рапиры системы МГТА с дополнительным подсосом воздуха как по длине рапиры, так и по периметру.

10. Получены математические модели влияния величины заправочного натяжения основных нитей, величины угла заступа, положения скала по вертикали

на уработки основных и уточных нитей, полуцикловые характеристики ткани и нитей, вынутых из ткани, стойкость ткани на истирание, воздухопроницаемость,-толшину и поверхностную плотность ткани.

11. Определены оптимальные технологические параметры изготовления хлопчатобумажной ткани из пряжи большой линейной плотности на бесчелночных ткацких станках АТПР, обеспечивающие выработку ткани с минимально возможной обрывностью основных и уточных нитей.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Углов A.B. Оптимизация изготовления хлопчатобумажных тканей на пневморапирном ткацком станке из пряжи большой линейной плотности.

Ж. Изв.вузов. Технология текстильной промышленности, 1998, №2.

2. Углов A.B. Влияние натяжения основы на их обрывность.

Межвузовский сборник научных трудов Российского заочного института

текстильной и легкой промышленности, выпуск 2.1, Текстильные технологии. 1998.

3.Углов A.B.. Особенности изготовления хлопчатобумажных тканей на пневморапирном ткацком станке из пряжи больших линейных плотностей.

Тезисы докладов всероссийской научно-технической конференции «Текстиль - 97». Москва, 25—26 ноября 1997 года.

4. Углов A.B., Оников Э.А. Разработка метода установления причинно-следственных связей при изготовлении хлопчатобумажных тканей из пряжи большой линейной плотности.

Тезисы докладов межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности».Москва, РосЗИТЛП, 14—15 мая 1998 года.

5. Углов A.B.. Исследование натяжения утка на пневморапирном ткацком станке при изготовлении хлопчатобумажных тканей из пряжи высоких линейных плотностей.

Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Прогресс - 98». Иваново, 2—5 июня 1998 года

6. Углов A.B. Установление причинно-следственных связей в ткачестве при изготовлении хлопчатобумажных тканей на ткацком станке АТПР го пряжи большой линейной плотности.

Тезисы докладов всероссийской научно-технической конференции «Текстиль - 98». Москва, 24—25 ноября 1998 года.